土力學(xué)試驗(yàn)報(bào)告

土力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目錄土力學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的……………〔1〕一、顆粒分析試驗(yàn)……………〔1〕[附1-1]篩析法………………〔1〕[附1-2]密度計(jì)法〔比重計(jì)法〕………………〔2〕二、密度試驗(yàn)〔環(huán)刀法〕……………………〔4〕三、含水率試驗(yàn)〔烘干法〕……………………〔5〕四、比重試驗(yàn)〔比重瓶法〕……………………〔6〕五、界限含水率試驗(yàn)……………〔8〕液限、塑限聯(lián)合測定………〔8〕六、擊實(shí)試驗(yàn)…………………〔10〕七、滲透試驗(yàn)…………………〔12〕[附7-1]常水頭試驗(yàn)〔70型滲透儀〕………〔12〕[附7-2]變水頭試驗(yàn)〔南55型滲透儀〕………〔14〕八、固結(jié)試驗(yàn)〔快速法〕……………………〔16〕九、直接剪切試驗(yàn)……………〔18〕十、相對密度試驗(yàn)……………〔20〕十一、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)…………………〔22〕十二、無粘性土休止角試驗(yàn)…………………〔24〕十三、三軸壓縮試驗(yàn)…………〔25〕土力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書土力學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的土力學(xué)試驗(yàn)是在學(xué)習(xí)了土力學(xué)理論的根底上進(jìn)展的，是配合土力學(xué)課程的學(xué)習(xí)而開設(shè)的一門實(shí)踐性較強(qiáng)的技能訓(xùn)練課。根據(jù)教學(xué)方案的需要，安排試驗(yàn)內(nèi)容，以突出實(shí)踐教學(xué)，突出技能訓(xùn)練。試驗(yàn)課的目的：一、是加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，穩(wěn)固和提高所學(xué)的土力學(xué)的理論知識；二、是增強(qiáng)實(shí)踐操作的技能；三、是結(jié)合工程實(shí)際，讓學(xué)生掌握土工試驗(yàn)的全過程和運(yùn)用實(shí)驗(yàn)成果于實(shí)際工程的能力。土力學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容及要求土力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書是依據(jù)中華人民共和國水利部發(fā)布土工試驗(yàn)規(guī)程〔SL237－1999〕標(biāo)準(zhǔn)編寫的。根據(jù)教學(xué)大綱要求，安排以下實(shí)驗(yàn)工程。一、顆粒分析試驗(yàn)[附1－1]篩析法〔篩分法〕〔一〕試驗(yàn)?zāi)康臏y定干土各粒組占該土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，以便了解土粒的組成情況。供砂類土的分類、判斷土的工程性質(zhì)及建材選料之用?！捕吃囼?yàn)原理土的顆粒組成在一定程度上反映了土的性質(zhì)，工程上常依據(jù)顆粒組成對土進(jìn)展分類，粗粒土主要是依據(jù)顆粒組成進(jìn)展分類的，細(xì)粒土由于礦物成分、顆粒形狀及膠體含量等因素，則不能單以顆粒組成進(jìn)展分類，而要借助于塑性圖或塑性指數(shù)進(jìn)展分類。顆粒分析試驗(yàn)可分為篩析法和密度計(jì)法，對于粒徑大于的土?？捎煤Y析法測定，而對于粒徑小于的土粒則用密度計(jì)法來測定。篩析法是將土樣通過各種不同孔徑的篩子，并按篩子孔徑的大小將顆粒加以分組，然后再稱量并計(jì)算出各個(gè)粒組占總量的百分?jǐn)?shù)?！踩硟x器設(shè)備1．標(biāo)準(zhǔn)篩：孔徑10、5、2、、、、；2．天平：稱量1000g，分度值；3．臺稱：稱量5kg，分度值1g；4．其它：毛刷、木碾等。〔四〕操作步驟1．備土：從大于粒徑的風(fēng)干松散的無粘性土中，用四分對角法取出代表性的試樣。2．取土：取干砂500g稱量準(zhǔn)確至。3．搖篩：將稱好的試樣倒入依次疊好的篩，然后按照順時(shí)針或逆時(shí)針進(jìn)展篩析。振搖時(shí)間一般為10～15分鐘。4．稱量：逐級稱取留在各篩上的質(zhì)量?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．將土樣倒入依次疊好的篩子中進(jìn)展篩析。2．篩析法采用振篩機(jī)，在篩析過程中應(yīng)能上下振動，水平轉(zhuǎn)動。3．稱重后干砂總重準(zhǔn)確至2g?！擦秤?jì)算及制圖·1·1．按以下計(jì)算小于某顆粒直徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：式中：X—小于某顆粒直徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，％；mA—小于某顆粒直徑的土質(zhì)量，g；mB—所取試樣的總質(zhì)量〔500g〕。2．用小于某粒徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，顆粒直徑〔mm〕的對數(shù)值為橫坐標(biāo)，繪制顆粒大小分配曲線?！财摺吃囼?yàn)記錄〔見附表1－1〕顆粒分析試驗(yàn)記錄表〔篩析法〕附表1－1土樣編號14－2干土質(zhì)量500g試驗(yàn)者陳炳崇土樣說明粗砂試驗(yàn)日期2003年5月20日校核者黃國怡[附1－2]密度計(jì)法〔比重計(jì)法〕〔一〕試驗(yàn)?zāi)康臏y定小于某粒徑的顆粒占土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，以便了解土粒的大小分配情況，并作為粘性土分類的依據(jù)及土工建筑選材之用?！捕吃囼?yàn)原理密度計(jì)法，是將一定量的土樣〔粒徑〕放在量筒中，然后加蒸餾水，經(jīng)過攪拌，使土的大小顆粒在水中均勻分布，當(dāng)土粒在液體中靠自重下沉?xí)r，較大的顆粒下沉較快，而較小的顆粒下沉則較慢。讓土粒沉降過程中，用密度計(jì)測出在懸液中對應(yīng)于不同時(shí)間的不同懸液密度，根據(jù)密度計(jì)讀數(shù)和土粒的下沉?xí)r間，就可計(jì)算出粒徑小于某一粒徑d〔mm〕的顆粒占土樣的百分?jǐn)?shù)?！踩硟x器設(shè)備1．密度計(jì)：目前通常采用的密度計(jì)有甲、乙兩種，現(xiàn)介紹甲種密度計(jì)。甲種密度計(jì)刻度自0～60，最小分度單位為；如附圖1－1所示。2．量筒：容積1000ml；3．天平：稱量200g，分度值；4．?dāng)嚢杵鳎狠啅?0mm，孔徑3mm；·2·5．煮沸設(shè)備：電熱器、三角燒瓶等；6．分散劑：4％六偏磷酸鈉或其它分散劑；7．其它：溫度計(jì)、蒸餾水、燒杯、研缽和秒表等?！菜摹巢僮鞑襟E1．稱取試樣：取有代表性的風(fēng)干或烘干土樣100～200g，放入研缽中，用帶橡皮頭的研棒研散，將研散后的土過篩，均勻拌和后稱取試樣30g。2．浸泡試樣：將稱好的試樣小心倒入燒瓶中，注入200ml蒸餾水對試樣進(jìn)展浸泡，浸泡時(shí)間不少于18小時(shí)。3．煮沸分散：將浸泡好后的試樣稍加搖蕩后，放在電熱器上煮沸。煮沸時(shí)間從沸騰時(shí)開場，粘土約需要1小時(shí)，附圖1－1甲種比重計(jì)其它土不少于半小時(shí)，對教學(xué)試驗(yàn)，浸泡試樣及煮沸分散均由實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備。4．制備懸液：土樣經(jīng)煮沸分散冷卻后，倒入量筒內(nèi)。然后加4％濃度的六偏磷酸鈉約10ml于溶液中，再注入蒸餾水，使筒內(nèi)的懸液到達(dá)1000ml。5．?dāng)嚢钁乙海河脭嚢杵髟趹乙荷疃壬舷聰嚢?分鐘，往復(fù)各30次，使懸液內(nèi)土粒均勻分布。6．定時(shí)測讀：取出攪拌器，立即開動秒表，測定經(jīng)過1、5、30、120、1440分鐘時(shí)的密度計(jì)數(shù)讀。每次測讀完后，立即將密度計(jì)取出，放入盛水量筒中，同時(shí)測記懸液溫度，準(zhǔn)確至℃?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．5分鐘時(shí)的讀數(shù)是包括1分鐘讀數(shù)的時(shí)間，其余30、120、1440分鐘的讀數(shù)時(shí)間也是如此累加。2．讀數(shù)后甲種密度計(jì)必須立即從量筒里取出，否則會阻礙土粒下沉速度?！擦秤?jì)算及制圖1．由于刻度、溫度與參加分散劑等原因，密度計(jì)每一次讀數(shù)須先經(jīng)彎液面校正后，由實(shí)驗(yàn)室提供的R－L關(guān)系圖，查得土粒有效沉降距離，計(jì)算顆粒的直徑d，按簡化公式計(jì)算：式中：d—顆粒直徑，mm；K—粒徑計(jì)算系數(shù)〔由實(shí)驗(yàn)室提供的資料查得〕；L—某時(shí)間t內(nèi)的土粒沉降距離〔由實(shí)驗(yàn)室提供的資料查得〕；t—沉降時(shí)間，s。2．將每一讀數(shù)經(jīng)過刻度與彎液面校正、溫度校正、土粒比重校正和分散劑校正后，按以下計(jì)算小于某粒徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：·3·式中：X—小于某粒徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，％；ms—試樣干土質(zhì)量〔30g〕；Cs—土粒比重校正系數(shù)，可查甲種密度計(jì)的土粒比重校正值表〔由實(shí)驗(yàn)室提供的資料查得〕；R—甲種密度計(jì)讀數(shù)；mt—溫度校正值，可查甲種密度計(jì)的溫度校正值表〔由實(shí)驗(yàn)室提供的資料查得〕；n—刻度及彎液面校正值〔由實(shí)驗(yàn)室提供的圖表中查得〕；CD—分散劑校正值〔由實(shí)驗(yàn)室提供資料〕。3．用小于某粒徑的土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)X〔％〕為縱坐標(biāo)，粒徑d〔mm〕的對數(shù)為橫坐標(biāo)，繪制顆粒大小級配曲線。〔七〕試驗(yàn)記錄〔見附表1－2〕顆粒分析試驗(yàn)記錄表〔密度計(jì)法〕附表1－2土樣編號18密度計(jì)號甲2試驗(yàn)者黃麗娟干土質(zhì)量量筒號3校核者黃國怡土粒比重GS=2.75比重計(jì)校正值CS試驗(yàn)日期2003.5.8二、密度試驗(yàn)〔環(huán)刀法〕〔一〕試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的濕密度，以了解土的疏密和干濕狀態(tài)，供換算土的其它物理性質(zhì)指標(biāo)和工程設(shè)計(jì)以及控制施工質(zhì)量之用?！捕吃囼?yàn)原理土的濕密度是指土的單位體積質(zhì)量，是土的根本物理性質(zhì)指標(biāo)之一，其單位為g/cm3。環(huán)刀法是采用一定體積環(huán)刀切取土樣并稱土質(zhì)量的方法，環(huán)刀內(nèi)土的質(zhì)量與體積之比即為土的密度。密度試驗(yàn)方法有環(huán)刀法、蠟封法、灌水法和灌砂法等。對于細(xì)粒土，宜采用環(huán)刀法；對于易碎裂、難以切削的土，可用蠟封法；對于現(xiàn)場粗粒土，可用灌水法或灌砂法?！踩硟x器設(shè)備1．環(huán)刀：內(nèi)徑6～8cm，高2～3cm?！?·2．天平：稱量500g，分度值。3．其它：切土刀、鋼絲鋸、凡士林等?！菜摹巢僮鞑襟E1．量測環(huán)刀：取出環(huán)刀，稱出環(huán)刀的質(zhì)量，并涂一薄層凡士林。2．切取土樣：將環(huán)刀的刀口向下放在土樣上，然后用切土刀將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土柱，將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削使土樣上端伸出環(huán)刀為止，然后將環(huán)刀兩端的余土削平。3．土樣稱量：擦凈環(huán)刀外壁，稱出環(huán)刀和土的質(zhì)量?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．稱取環(huán)刀前，把土樣削平并擦凈環(huán)刀外壁；2．如果使用電子天平稱重則必須預(yù)熱，稱重時(shí)準(zhǔn)確至小數(shù)點(diǎn)后二位?！擦秤?jì)算公式按以下計(jì)算土的濕密度：式中：ρ—密度，計(jì)算至；m—濕土質(zhì)量，g；m1—環(huán)刀加濕土質(zhì)量，g；m2—環(huán)刀質(zhì)量，g；V—環(huán)刀體積，cm。密度試驗(yàn)需進(jìn)展二次平行測定，其平行差值不得大于，取其算術(shù)平均值?！财摺吃囼?yàn)記錄〔見附表2－1〕密度試驗(yàn)記錄表〔環(huán)刀法〕附表2－1試驗(yàn)者校核者試驗(yàn)日期三、含水率試驗(yàn)〔烘干法〕〔一〕試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的含水率，以了解土的含水情況，是計(jì)算土的孔隙比、液性指數(shù)、飽和度和其它物理力學(xué)性質(zhì)不可缺少的一個(gè)根本指標(biāo)?！捕吃囼?yàn)原理含水率反映土的狀態(tài)，含水率的變化將使土的一系列物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)隨之而異。這種影響表現(xiàn)在各個(gè)方面，如反映在土的稠度方面，使土成為堅(jiān)硬的、可塑的或流動的；反映在土內(nèi)水分的飽和程度方面，使土成為稍濕、很濕或飽和的；反映在土的力學(xué)性質(zhì)方面，能使土的構(gòu)造強(qiáng)度增加或減小，嚴(yán)密或疏松，構(gòu)成壓縮性及穩(wěn)定性的變化。測定含水率的方法有烘干法、酒精燃燒法、炒干法、微波法等等?！?·〔三〕儀器設(shè)備1．烘箱：采用溫度能保持在105～110℃的電熱烘箱。2．天平：稱量500g，分度值。 3．其它：枯燥器、稱量盒等。〔四〕操作步驟1．濕土稱量：選取具有代表性的試樣15～20g，放入盒內(nèi)，立即蓋好盒蓋，稱出盒與濕土的總質(zhì)量。2．烘干冷卻：翻開盒蓋，放入烘箱內(nèi)，在溫度105～110℃下烘干至恒重后，將試樣取出，蓋好盒蓋放入枯燥器內(nèi)冷卻，稱出盒與干土質(zhì)量。烘干時(shí)間隨土質(zhì)不同而定，對粘質(zhì)土不少于8h；砂類土不少于6h?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．剛剛烘干的土樣要等冷卻后才稱重；2．稱重時(shí)準(zhǔn)確至小數(shù)點(diǎn)后二位?！擦秤?jì)算公式按下式計(jì)算土的含水率：式中：ω—含水率，計(jì)算至0.1%mo—盒質(zhì)量，g；m1—盒加濕土質(zhì)量，g；m2—盒加干土質(zhì)量，g；m1－m2—土中水質(zhì)量，g；m1－mo—干土質(zhì)量，g含水率試驗(yàn)需進(jìn)展二次平行試驗(yàn)，其平行差值不得大于2％，取其算術(shù)平均值?！财摺吃囼?yàn)記錄〔見附表3－1〕含水率試驗(yàn)記錄表〔烘干法〕附表3－1試驗(yàn)者吳煌峰校核者黃國怡試驗(yàn)日期2003年3月20日四、比重試驗(yàn)〔比重瓶法〕〔一〕試驗(yàn)?zāi)康臏y定土的比重，為計(jì)算土的孔隙比、飽和度以及土的其它物理力學(xué)試驗(yàn)〔如顆粒分析的密度計(jì)法試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)等〕提供必需的數(shù)據(jù)?！?·〔二〕試驗(yàn)原理根據(jù)土粒粒徑不同，土的比重試驗(yàn)可分別采用比重瓶法、浮稱法或虹吸筒法，對于粒徑小于5mm的土，采用比重瓶法進(jìn)展。比重瓶法就是由稱好質(zhì)量的干土放入盛滿水的比重瓶的前后質(zhì)量差異，來計(jì)算土粒的體積，從而進(jìn)一步計(jì)算出土粒比重?！踩硟x器設(shè)備1．比重瓶：容重100ml或50ml；2．天平：稱量200g，分度值；3．其它：烘箱、蒸餾水、溫度計(jì)、篩、漏斗、滴管等?！菜摹巢僮鞑襟E1．取樣稱量：取通過5mm篩的烘干土樣約15g〔如用50ml的比重瓶，可取干土約12g〕用玻璃漏斗裝入洗凈烘干的比重瓶內(nèi)，稱瓶與土的質(zhì)量。2．煮沸排氣：將蒸餾水注入比重瓶內(nèi)，約至瓶的一半高處，搖動比重瓶，并將比重瓶放在砂浴上煮沸，使土粒分散排氣。煮沸時(shí)間自懸液沸騰時(shí)算起，砂及砂質(zhì)粉土不少于30分鐘；粘土及粉質(zhì)粘土應(yīng)不少于1小時(shí)。煮沸時(shí)不要使土液從瓶內(nèi)溢出。3．注水稱量：將蒸餾水注入比重瓶內(nèi)至近滿，待瓶內(nèi)懸液溫度穩(wěn)定后及瓶內(nèi)土懸液澄清時(shí)，蓋緊瓶塞，使多余的水分從瓶塞的毛細(xì)管中溢出，擦干瓶外的水分，稱出瓶、水、土總質(zhì)量。稱量后立即測定瓶內(nèi)水的溫度。4．查取瓶、水質(zhì)量：根據(jù)測得的溫度，從已繪制的溫度與瓶、水質(zhì)量關(guān)系曲線〔由實(shí)驗(yàn)室提供〕查取瓶、水質(zhì)量?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．稱重前比重瓶的水位要加滿至瓶塞的毛細(xì)管；2．稱重時(shí)準(zhǔn)確至小數(shù)點(diǎn)后三位?！擦秤?jì)算公式按以下計(jì)算土粒的比重：式中：Gs—土粒比重，計(jì)算準(zhǔn)確至；ms—干土質(zhì)量，g；m1—瓶、水質(zhì)量，可查瓶、水質(zhì)量關(guān)系曲線〔由實(shí)驗(yàn)室提供〕；m2—瓶、水、土質(zhì)量，g；Gwt—t℃時(shí)蒸餾水的比重，準(zhǔn)確至，查下表〔不同溫度時(shí)水的比重〕。比重試驗(yàn)需進(jìn)展二次平行測定，其平行差不得大于，取其算術(shù)平均值。不同溫度時(shí)水的比重〔近似值〕·7·〔七〕試驗(yàn)記錄〔見附表4－1〕比重試驗(yàn)記錄表〔比重瓶法〕附表4－1工程名稱龍江口試驗(yàn)者黃麗娟土樣說明粘土計(jì)算者陳炳崇試驗(yàn)日期2003年4月10日校核者黃國怡五、界限含水率試驗(yàn)液限、塑限聯(lián)合測定法〔一〕試驗(yàn)?zāi)康臏y定粘性土的液限ωL和塑限ωp，并由此計(jì)算塑性指數(shù)Ip、液性指數(shù)IL，進(jìn)展粘性土的定名及判別粘性土的軟硬程度。〔二〕試驗(yàn)原理液限、塑限聯(lián)合測定法是根據(jù)圓錐儀的圓錐入土深度與其相應(yīng)的含水率在雙對數(shù)坐標(biāo)上具有線性關(guān)系的特性來進(jìn)展的。利用圓錐質(zhì)量為76g的液塑限聯(lián)合測定儀測得土在不同含水率時(shí)的圓錐入土深度，并繪制其關(guān)系直線圖，在圖上查得圓錐下沉深度為17mm所對應(yīng)得含水率即為液限，查得圓錐下沉深度為2mm所對應(yīng)的含水率即為塑限。〔三〕試驗(yàn)設(shè)備1．液塑限聯(lián)合測定儀：如附圖5－1，有電磁吸錐、測讀裝置、升降支座等，圓錐質(zhì)量76g，錐角30°，試樣杯等；2．天平：稱量200g，分度值；3．其它：調(diào)土刀、不銹鋼杯、凡士林、稱量盒、烘箱、枯燥器等?！菜摹巢僮鞑襟E1．土樣制備：當(dāng)采用風(fēng)干土樣時(shí)，取通過篩的代表性土樣約200g，分成三份，分別放入不銹鋼杯中，參加不同數(shù)量的水，然后按下沉深度約為4～5mm，9～11mm，15～17mm范圍制備不同稠度的試樣。2．裝土入杯：將制備的試樣調(diào)拌均勻，填入試樣杯中，填滿后用刮土刀刮平外表，然后將試樣杯放在聯(lián)合測定儀的升降座上。3．接通電源：在圓錐儀錐尖上涂抹一薄層凡士林，接通電源，使電磁鐵吸住圓錐。4．測讀深度：調(diào)整升降座，使錐尖剛好與試樣面接觸，切斷電源使電磁鐵失磁，圓錐儀在自重下沉入試樣，經(jīng)5秒鐘后測讀圓錐下沉深度。5．測含水率：取出試樣杯，測定試樣的含水率。重復(fù)以上步驟，測定另兩個(gè)試樣的圓·8·錐下沉深度和含水率?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．土樣分層裝杯時(shí)，注意土中不能留有空隙。2．每種含水率設(shè)三個(gè)測點(diǎn)，取平均值作為這種含水率所對應(yīng)土的圓錐入土深度，如三點(diǎn)下沉深度相差太大，則必須重新調(diào)試土樣?！擦秤?jì)算公式1．計(jì)算各試樣的含水率：式中符號意義與含水率試驗(yàn)一樣。2．以含水率為橫坐標(biāo)，圓錐下沉深度為縱坐標(biāo)，在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制關(guān)系曲線，三點(diǎn)連一直線〔如附圖5－2中的A線〕。當(dāng)三點(diǎn)不在一直線上，可通過高含水率的一點(diǎn)與另兩點(diǎn)連成兩條直線，在圓錐下沉深度為2mm處查得相應(yīng)的含水率。當(dāng)兩個(gè)含水率的差值≥2％時(shí)，應(yīng)重做試驗(yàn)。當(dāng)兩個(gè)含水率的差值<2％時(shí)，用這兩個(gè)含水率的平均值與高含水率的點(diǎn)連成一條直線〔如附圖5－2中的B線〕。3．在圓錐下沉深度與含水率的關(guān)系圖上，查得下沉深度為17mm所對應(yīng)的含水率為液限；查得下沉深度為2mm所對應(yīng)的含水率為塑限。附圖5－1光電式液塑限儀構(gòu)造示意圖1－水平調(diào)節(jié)螺絲；2－控制開關(guān)；3－指示燈；4－零線調(diào)節(jié)螺釘；5－反光鏡調(diào)節(jié)螺釘；6－屏幕7－機(jī)殼；8－物鏡調(diào)節(jié)螺釘；9－電池裝置；10－光源調(diào)節(jié)螺釘；11－光源裝置；12－圓錐儀；13－升降臺；14－水平泡；15－盛土杯附圖5-2圓錐入土深度與含水率關(guān)系圖·9·〔七〕試驗(yàn)記錄〔見附表5－1〕液限、塑限聯(lián)合試驗(yàn)記錄表附表5－1工程名稱珠江堤岸試驗(yàn)者黃國怡試樣編號16計(jì)算者吳煌峰試驗(yàn)日期2003.5.22校核者陳炳崇六、擊實(shí)試驗(yàn)〔一〕試驗(yàn)?zāi)康脑趽魧?shí)方法下測定土的最大干密度和最優(yōu)含水率，是控制路堤、土壩和填土地基等密實(shí)度的重要指標(biāo)?！捕吃囼?yàn)原理土的壓實(shí)程度與含水率、壓實(shí)功能和壓實(shí)方法有密切的關(guān)系。當(dāng)壓實(shí)功能和壓實(shí)方法不變時(shí)，土的干密度隨含水率增加而增加，當(dāng)干密度到達(dá)某一最大值后，含水率繼續(xù)增加反而使干密度減小，能使土到達(dá)最大密度的含水率，稱為最優(yōu)含水率ωop，與其相應(yīng)的干密度稱為最大干密度ρdmax?！踩硟x器設(shè)備1．擊實(shí)儀：如附圖6－1所示。錘質(zhì)量，筒高116mm，體積。2．天平：稱量200g，分度。3．臺稱：稱量10kg，分度值5g。4．篩：孔徑5mm。5．其它：噴水設(shè)備、碾土器、盛土器、推土器、修土刀等?！菜摹巢僮鞑襟E1．制備土樣：取代表性風(fēng)干土樣，放在橡皮板上用木碾碾散，過5mm篩，土樣量不少于20kg。2．加水拌和：預(yù)定5個(gè)不同含水量，依次相差2％，其中有兩個(gè)大于和兩個(gè)小于最優(yōu)含水量。所需加水量按下式計(jì)算：式中：mw—所需加水質(zhì)量，g；mwo—風(fēng)干含水率時(shí)土樣的質(zhì)量，g；ωo—土樣的風(fēng)干含水率，％；ω—預(yù)定到達(dá)的含水率，％?！?0·按預(yù)定含水率制備試樣，每個(gè)試樣取，平鋪于不吸水的平板上，用噴水設(shè)備向土樣均勻噴灑預(yù)定的加水量，并均勻拌和。3．分層擊實(shí)：取制備好的試樣600～800g，倒入筒內(nèi)，整平外表，擊實(shí)25次，每層擊實(shí)后土樣約為擊實(shí)筒容積1/3。擊實(shí)時(shí)，擊錘應(yīng)自由落下，錘跡須均勻分布于土面。重復(fù)上述步驟，進(jìn)展第二、三層的擊實(shí)。擊實(shí)后試樣略高出擊實(shí)筒〔不得大于6mm〕。4．稱土質(zhì)量：取下套環(huán)，齊筒頂細(xì)心削平試樣，擦凈筒外壁，稱土質(zhì)量，準(zhǔn)確至。附圖6－1擊實(shí)儀示意圖5．測含水率：用推土器推出筒內(nèi)試樣，從試樣中心處取2個(gè)各約15～30g土測定含水率，平行差值不得超過1％。按2～4步驟進(jìn)展其它不同含水率試樣的擊實(shí)試驗(yàn)?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．試驗(yàn)前，擊實(shí)筒內(nèi)壁要涂一層凡士林。2．擊實(shí)一層后，用刮土刀把土樣外表刨毛，使層與層之間壓密，同理，其它兩層也是如此。3．如果使用電動擊實(shí)儀，則必須注意平安。翻開儀器電源后，手不能接觸擊實(shí)錘?！擦秤?jì)算及繪圖1．按下式計(jì)算干密度：式中：ρd—干密度，g/cm3；ρ—濕密度，g/cm3；ω—含水率，％。以干密度ρd為縱坐標(biāo)，含水率ω為橫坐標(biāo)，繪制干密度與含水率關(guān)系曲線〔附圖6－2〕。曲線上峰值點(diǎn)所對應(yīng)的縱橫坐標(biāo)分別為土的最大干密度和最優(yōu)含水率。如曲線不能繪出準(zhǔn)確峰值點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)展補(bǔ)點(diǎn)。附圖6－2關(guān)系曲線·11·〔七〕試驗(yàn)記錄〔見附表6－1〕擊實(shí)試驗(yàn)附表6－1土樣編號10－2土粒比重2.72試驗(yàn)者黃麗娟土樣類別CI每層擊數(shù)25校核者黃國怡風(fēng)干含水率％試驗(yàn)儀器輕型擊實(shí)儀試驗(yàn)日期2003.9.10試驗(yàn)序號干密度含水率筒加土質(zhì)量(g)筒質(zhì)量(g)濕土質(zhì)量(g)密度(g/cm3)干密度(g/cm3)盒號盒加濕土質(zhì)量(g)盒加干土質(zhì)量(g)盒質(zhì)量(g)水的質(zhì)量(g)干土質(zhì)量(g)含水率(%)平均含水率(%)⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⑴-⑵(6)-(7)(7)-(8)12510780173073174214142257078017907347391414326207801840751788141442630780185076772414145261078018308128141414七、滲透試驗(yàn)[附7－1]常水頭試驗(yàn)〔一〕試驗(yàn)?zāi)康臏y定無粘性土的滲透系數(shù)k，以便了解土的滲透性能大小，用于土的滲透計(jì)算和供建造土壩時(shí)選土料之用?！捕吃囼?yàn)原理滲透是液體在多孔介質(zhì)中運(yùn)動的現(xiàn)象。滲透系數(shù)是表達(dá)這一現(xiàn)象的定量指標(biāo)。土的滲透性是由于骨架顆粒之間存在孔隙構(gòu)成水的通道所致。常水頭滲透試驗(yàn)適用于粗粒土。〔三〕儀器設(shè)備1．70型滲透儀：如附圖7－1所示。2．其它：木擊錘、秒表、天平、溫度計(jì)、量杯等。〔四〕操作步驟1．調(diào)節(jié)：將調(diào)節(jié)管與供水管連通，由儀器底部充水至水位略高于金屬孔板，關(guān)止水夾。2．取土：取風(fēng)干試樣3～4kg，稱量準(zhǔn)確至，并測定其風(fēng)干含水率?！?2·3．裝土：將試樣分層裝入儀器，每層厚2～3cm，用木錘輕輕擊實(shí)到一定厚度，以控制其孔隙比。4．飽和：每層砂樣裝好后，連接調(diào)節(jié)管與供水管，微開止水夾，使砂樣從下至上逐漸飽和，待飽和后，關(guān)上止水夾。5．進(jìn)水：提高調(diào)節(jié)管使其高于溢水孔，然后將調(diào)節(jié)管與供水管分開，并將供水管置于試樣筒內(nèi)，開止水夾，使水由上部注入筒內(nèi)。6．降低調(diào)節(jié)管：降低調(diào)節(jié)管口使位于試樣上部三分之一處，造成水位差。在滲透過程中，溢水孔始終有余水溢出，以保持常水位。7．測記：開動秒表，用量筒自調(diào)節(jié)管接取一定時(shí)間內(nèi)的滲透水量，并重復(fù)一次。測記進(jìn)水與出水處的水溫，取其平均值。8．重復(fù)試驗(yàn)：降低調(diào)節(jié)管口至試樣中部及下部三分之一處，以改變水力坡降，按以上步驟重復(fù)進(jìn)展測定?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．裝砂前要檢查儀器的測壓管及調(diào)節(jié)管是否堵塞。2．干砂飽和時(shí)，必須將調(diào)節(jié)管接通水源讓砂飽和。3．試驗(yàn)時(shí)水源要直接流到試樣筒里，水位與溢水孔齊平?！擦秤?jì)算公式按以下計(jì)算滲透系數(shù)：式中：Q—時(shí)間t秒內(nèi)的滲出水量，cm；H—平均水位差〔H1+H2〕/2，cm；L—兩測壓孔中心間的試樣高度，cm；t—時(shí)間，s；KT—水溫為T℃時(shí)試樣的滲透系數(shù)，cm/s；K20—水溫為20℃時(shí)試樣的滲透系數(shù)，cm/s；μT、μ20—水溫分別為T℃與20℃時(shí)水的動力粘滯系數(shù)，μT/μ20的比值可查附表7－2得出。附圖7－170型滲透儀1－試樣筒；2－金屬孔板；3－測壓孔；4－玻璃測壓管；5－溢水孔；6－滲水孔；7－調(diào)節(jié)管；8－滑動支架；9－容量為5000ml的供水管；10－供水管；11－止水夾；12－容量為500ml的量筒；13－溫度計(jì)；14－試樣；15－礫石層·13·〔七〕試驗(yàn)記錄〔見附表7－1〕常水頭滲透試驗(yàn)記錄表〔70型滲透儀〕附表7－1工程名稱河口試樣高度h＝30cm干土重ms=3260g試驗(yàn)者黃麗娟土樣編號22試樣面積A=70cm2孔隙比e=0.713校核者黃國怡土樣說明粗砂測孔壓間距L=10cm土粒比重Gs試驗(yàn)日期與溫度的關(guān)系附表7－2溫度〔℃〕μT/μ20溫度〔℃〕μT/μ20溫度〔℃〕μT/μ20溫度〔℃〕μT/μ20[附7－2]變水頭滲透試驗(yàn)〔一〕試驗(yàn)?zāi)康臏y定粘性土的滲透系數(shù)k，以了解土層滲透性的強(qiáng)弱，作為選擇壩體填土料的依據(jù)?！捕吃囼?yàn)原理細(xì)粒土由于孔隙小，且存在粘滯水膜，假設(shè)滲透壓力較小，則缺乏以克制粘滯水膜的阻滯作用，因而必須到達(dá)某一起始比降后，才能產(chǎn)生滲流。變水頭滲透試驗(yàn)適用于細(xì)粒土?！踩硟x器設(shè)備1．南55型滲透儀：如附圖7－2所示。2．其它：100ml量筒、秒表、溫度計(jì)、凡士林等。·14·〔四〕操作步驟1．裝土：將裝有試樣的環(huán)刀推入套筒內(nèi)并壓入止水墊圈。裝好帶有透水石和墊圈的上下蓋，并用螺絲擰緊，不得漏氣漏水。2．供水：把裝好試樣的容器進(jìn)水口與供水裝置連通，關(guān)止水夾，向供水瓶注滿水。3．排氣：把容器側(cè)立，排氣管向上，并翻開排氣管止水夾。然后開進(jìn)水口夾，排除容器底部的空氣，直至水中無氣泡溢出為止。關(guān)閉排氣管止水夾，平放好容器。在不大于200cm水頭作用下，靜置某一時(shí)間，待容器出水口有水溢出后，則認(rèn)為試樣已達(dá)飽和。附圖7－2南55型滲透儀1－變水頭管；2－滲透容器；3－供水瓶；4－接水源管；5－進(jìn)水管夾；6－排氣管；7－出水管4．測記：使變水頭管充水至需要高度后，關(guān)止水夾，開動秒表，同時(shí)測記開場水頭h1，經(jīng)過時(shí)間t后，再測記終了水頭h2，同時(shí)測記試驗(yàn)開場與終了時(shí)的水溫。如此連續(xù)測記2～3次后，再使變水頭管水位上升至需要高度，再連續(xù)測記數(shù)次，前后需6次以上?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．環(huán)刀取試樣時(shí)，應(yīng)盡量防止構(gòu)造擾動，并制止用削土刀反復(fù)涂抹試樣外表。2．當(dāng)測定粘性土?xí)r，須特別注意不能允許水從環(huán)刀與土之間的孔隙中流過，以免產(chǎn)生假象。3．環(huán)刀邊要套橡皮膠圈或涂一層凡士林以防漏水，透水石需要用開水浸泡。〔六〕計(jì)算公式按下式計(jì)算滲透系數(shù)：式中：kT—滲透系數(shù)，cm/s；a—變水頭管截面積；L—試樣高度，cm；h1—滲徑等于開場水頭，cm；h2—終了水頭，cm；—ln和lg的換算系數(shù)。其余符號同前?！?5·〔七〕試驗(yàn)記錄〔見附表7－3〕變水頭滲透試驗(yàn)記錄表〔南55型滲透儀〕附表7－3土樣編號6試樣高度L=4.0cm試驗(yàn)者張芳枝儀器編號2試樣面積A2校核者陳炳崇測壓管斷面積a2孔隙比e=0.890試驗(yàn)日期開場時(shí)間終了時(shí)間經(jīng)過時(shí)間開場水頭終了水頭水溫T℃時(shí)的滲透系數(shù)kT水溫校正系數(shù)滲透系數(shù)平均滲透系數(shù)t1t2th1h2k20k20dhmindhminScmcm10－410－210－6〔cm/s〕℃10－6〔cm/s〕10－6〔cm/s〕⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⑵－⑴(6)×(7)(8)×(10)883089001800226.01.001.1608.01.591.60890089301800209.61.021.1838.01.628930810303600240.12.001.1588.01.5981030811303600207.42.031.1758.01.6181130813005400185.02.991.1678.01.6081300814305400196.23.011.1748.01.61八、固結(jié)試驗(yàn)〔快速法〕〔一〕試驗(yàn)?zāi)康臏y定試樣在側(cè)限與軸向排水條件下的壓縮變形△h和荷載P的關(guān)系，以便計(jì)算土的單位沉降量S1、壓縮系數(shù)av和壓縮模量Es等?！捕吃囼?yàn)原理土的壓縮性主要是由于孔隙體積減少而引起的。在飽和土中，水具有流動性，在外力作用下沿著土中孔隙排出，從而引起土體積減少而發(fā)生壓縮，試驗(yàn)時(shí)由于金屬環(huán)刀及剛性護(hù)環(huán)所限，土樣在壓力作用下只能在豎向產(chǎn)生壓縮，而不可能產(chǎn)生側(cè)向變形，故稱為側(cè)限壓縮?！踩硟x器設(shè)備1．固結(jié)儀：如附圖8－1所示，試樣面積30cm2，高2cm。2．量表：量程10mm，最小分度。3．其它：刮土刀、電子天平、秒表?！菜摹巢僮鞑襟E〔1〕切取試樣：用環(huán)刀切取原狀土樣或制備所需狀態(tài)的擾動土樣?！?〕測定試樣密度：取削下的余土測定含水率，需要時(shí)對試樣進(jìn)展飽和。〔3〕安放試樣：將帶有環(huán)刀的試樣安放在壓縮容器的護(hù)環(huán)內(nèi)，并在容器內(nèi)順次放上底板、濕潤的濾紙和透水石各一，然后放入加壓導(dǎo)環(huán)和傳壓板?！?〕檢查設(shè)備：檢查加壓設(shè)備是否靈敏，調(diào)整杠桿使之水平。·16·〔5〕安裝量表：將裝好試樣的壓縮容器放在加壓臺的正中，將傳壓鋼珠與加壓橫梁的凹穴相連接。然后裝上量表，調(diào)節(jié)量表?xiàng)U頭使其可伸長的長度不小于8mm，并檢查量表是否靈活和垂直〔在教學(xué)試驗(yàn)中，學(xué)生應(yīng)先練習(xí)量表讀數(shù)〕?！?〕施加預(yù)壓：為確保壓縮儀各部位接觸良好，施加1kPa的預(yù)壓荷重，然后調(diào)整量表讀數(shù)至零處。〔7〕加壓觀測：1〕荷重等級一般為50、100、200、400kPa。2〕如系飽和試樣，應(yīng)在施加第一級荷重后，立即向壓縮容器注滿水。如系非飽和試樣，需用濕棉紗圍住加壓蓋板四周，防止水分蒸發(fā)。3〕壓縮穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為每級荷重下壓縮24小時(shí)，或量表讀數(shù)每小時(shí)變化不大于mm認(rèn)為穩(wěn)定〔教學(xué)試驗(yàn)可另行假定穩(wěn)定時(shí)間〕。測記壓縮穩(wěn)定讀數(shù)后，施加第二級荷重。依次逐級加荷至試驗(yàn)完畢。4〕試驗(yàn)完畢后迅速撤除儀器各部件，取出試樣，必要時(shí)測定試驗(yàn)后的含水率?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．首先裝好試樣，再安裝量表。在裝量表的過程中，小指針需調(diào)至整數(shù)位，大指針調(diào)至零，量表?xiàng)U頭要有一定的伸縮范圍，固定在量表架上。2．加荷時(shí)，應(yīng)按順序加砝碼；試驗(yàn)中不要震動實(shí)驗(yàn)臺，以免指針產(chǎn)生移動?！擦秤?jì)算及制圖1．按下式計(jì)算試樣的初始孔隙比：附圖8－1固結(jié)儀示意圖1－水槽；2－護(hù)環(huán)；3－環(huán)刀；4－加壓上蓋；5－透水石；6－量表導(dǎo)桿；7－量表架；8－試樣2．下式計(jì)算各級荷重下壓縮穩(wěn)定后的孔隙比ei：式中：Gs—土粒比重；ρw—水的密度，g/cm3；ωo—試樣起始含水率，％；ρo—試樣起始密度，g/cm3；∑△hi—在某一荷重下試樣壓縮穩(wěn)定后的總變形量，其值等于該荷重附圖8－2e～p關(guān)系曲線下壓縮穩(wěn)定后的量表讀數(shù)減去儀器變形量〔mm〕；ho—試樣起始高度，即環(huán)刀高度〔mm〕。3．繪制壓縮曲線以孔隙比e為縱坐標(biāo)，壓力p為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與壓力的關(guān)系曲線，如附圖8－2所示。并求出壓縮系數(shù)av與壓縮模量Es。·17·〔七〕試驗(yàn)記錄〔見附表8－1〕固結(jié)試驗(yàn)記錄表〔快速法〕附表8－1工程名稱沙灣土樣面積30cm2試驗(yàn)者吳煌峰土樣編號38起始孔隙比eo=1.02計(jì)算者黃國怡試驗(yàn)日期起始高度ho=20.0mm校核者陳炳崇加壓歷時(shí)壓力p量表讀數(shù)儀器變形量λ試樣變形量單位沉降量Si孔隙比ei〔h〕〔kPa〕〔mm〕〔mm〕〔mm〕000000150110012001400九、直接剪切試驗(yàn)〔快剪法〕〔一〕試驗(yàn)?zāi)康闹苯蛹羟性囼?yàn)是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法。通常采用四個(gè)試樣為一組，分別在不同的垂直壓力σ下，施加水平剪應(yīng)力進(jìn)展剪切，求得破壞時(shí)的剪應(yīng)力τ，然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)摩擦角φ和凝聚力C。直剪試驗(yàn)分為快剪〔Q〕、固結(jié)快剪〔CQ〕和慢剪〔S〕三種試驗(yàn)方法。在教學(xué)中可采用快剪法。〔二〕試驗(yàn)原理快剪試驗(yàn)是在試樣上施加垂直壓力后立即快速施加水平剪切力，以的速率剪切，一般使試樣在3～5min內(nèi)剪破?？旒舴ㄟm用于測定粘性土天然強(qiáng)度。附圖9－1應(yīng)變控制式直剪儀構(gòu)造示意圖1－垂直變形百分表；2－垂直加壓框架；3－推動座；4－剪切盒；5－試樣；6－測力計(jì)；7－臺板；8－杠桿；9－砝碼〔三〕儀器設(shè)備 1．應(yīng)變控制式直接剪切儀：如附圖9－1，有剪力盒、垂直加壓框架、測力計(jì)及推動機(jī)構(gòu)等。2．其它：量表、砝碼等?！?8·〔四〕試驗(yàn)步驟1．切取試樣：按工程需要用環(huán)刀切取一組試樣，至少四個(gè)，并測定試樣的密度及含水率。如試樣需要飽和，可對試樣進(jìn)展抽氣飽和。2．安裝試樣：對準(zhǔn)上下盒，插入固定銷釘。在下盒內(nèi)放入一透水石，上覆隔水蠟紙一張。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對準(zhǔn)剪切盒，試樣上放隔水蠟紙一張，再放上透水石，將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀。3．施加垂直壓力：轉(zhuǎn)動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與測力計(jì)接觸，調(diào)整測力計(jì)中的量表讀數(shù)為零。順次加上蓋板、鋼珠壓力框架。每組四個(gè)試樣，分別在四種不同的垂直壓力下進(jìn)展剪切。在教學(xué)上，可取四個(gè)垂直壓力分別為100、200、300、400kPa。4．進(jìn)展剪切：施加垂直壓力后，立即拔出固定銷釘，開動秒表，以每分鐘4～6轉(zhuǎn)的均勻速率旋轉(zhuǎn)手輪〔在教學(xué)中可采用每分鐘6轉(zhuǎn)〕。使試樣在3～5分鐘內(nèi)剪破。如測力計(jì)中的量表指針不再前進(jìn)，或有顯著后退，表示試樣已經(jīng)被剪破。但一般宜剪至剪切變形達(dá)4mm。假設(shè)量表指針再繼續(xù)增加，則剪切變形應(yīng)達(dá)6mm為止。手輪每轉(zhuǎn)一圈，同時(shí)測記測力計(jì)量表讀數(shù)，直到試樣剪破為止。5．拆卸試樣：剪切完畢后，吸去剪切盒中的積水，倒轉(zhuǎn)手輪，盡快移去垂直壓力、框架、上蓋板，取出試樣。附圖9－2τ～σ關(guān)系曲線〔五〕試驗(yàn)考前須知1．先安裝試樣，再裝量表。安裝試樣時(shí)要用透水石把土樣從環(huán)刀推進(jìn)剪切盒里，試驗(yàn)前量表中的大指針調(diào)至零。2．加荷時(shí)，不要搖晃砝碼；剪切時(shí)要拔出銷釘?！擦秤?jì)算及制圖 1．按下式計(jì)算各級垂直壓力下所測的抗剪強(qiáng)度：式中：τf—土的抗剪強(qiáng)度，kPa；C—測力計(jì)率定系數(shù)，；R—測力計(jì)量表讀數(shù)，。2．繪制τf～σ曲線以垂直壓力σ為橫坐標(biāo)，以抗剪強(qiáng)度τf為縱坐標(biāo)，縱橫坐標(biāo)必須同一比例，根據(jù)圖中各點(diǎn)繪制τf～σ關(guān)系曲線，該直線的傾角為土的內(nèi)摩擦角φ，該直線在縱軸上的截距為土的凝聚力C，如附圖9－2。·19·〔七〕試驗(yàn)記錄〔見附表9－2〕直接剪切試驗(yàn)記錄表附表9－2土樣編號35儀器編號16＃試驗(yàn)者吳煌峰土樣說明粘土夾砂測力計(jì)率定系數(shù)校核者張芳枝試驗(yàn)方法快剪手輪轉(zhuǎn)數(shù)6轉(zhuǎn)/min試驗(yàn)日期儀器編號垂直壓力σ測力計(jì)讀數(shù)R抗剪強(qiáng)度τf〔kPa〕〔〕〔kPa〕16＃100200300400十、相對密度試驗(yàn)〔一〕試驗(yàn)?zāi)康南鄬γ芏仁菧y定無粘性土的最大和最小孔隙比，用于計(jì)算相對密度，判斷砂土的密實(shí)度?！捕吃囼?yàn)原理相對密度試驗(yàn)適用于透水性良好的無粘性土，是無粘性土處于最松狀態(tài)的孔隙比與天然孔隙比之差和最松狀態(tài)與最緊狀態(tài)孔隙比之差的比值。最大孔隙比試驗(yàn)宜采用漏斗法和量筒法；最小孔隙比試驗(yàn)采用振動錘擊法?！踩吃囼?yàn)設(shè)備1．漏斗及拂平器：包括錐形塞、長頸漏斗、砂面拂平器等。2．振動叉和擊錘：包括擊球、擊錘、錘座等。3．其它：量筒、擊實(shí)筒。〔四〕試驗(yàn)步驟1．最大孔隙比〔最小干密度〕測定①錐形塞桿自長頸漏斗下口穿入，并向上提起，使錐底堵住漏斗管口，一并放入1000ml的量筒內(nèi)，使其下端與量筒底接觸。②稱取烘干的代表性試樣700g，均勻緩慢地倒入漏斗中，將漏斗和錐形塞桿同時(shí)提高，移動塞桿，使錐體略離開管口，管口應(yīng)經(jīng)常保持高出砂面1～2cm，使試樣緩慢且均勻分布地落入量筒中。試樣全部落入量筒后，取出漏斗和錐形塞，用砂面拂平器將砂面拂平，測試樣體積。③用手掌或橡皮板堵住量筒口，將量筒倒轉(zhuǎn)并緩慢地轉(zhuǎn)回到原來位置，重復(fù)數(shù)次，測記試樣在量筒內(nèi)所占體積的最大值。取上述兩種方法測得的較大體積值，計(jì)算最小干密度。2．最小孔隙比〔最大干密度〕測定①取代表性試樣2000g，拌勻后分三次倒入金屬圓筒進(jìn)展振擊，每層試樣為圓筒容積的1/3，試樣倒入圓筒后用振動叉以每分鐘往返150～200次的速度敲打圓筒兩側(cè)，并在同一時(shí)間內(nèi)用擊錘錘擊試樣，每分鐘30～60次，直至試樣體積不變?yōu)橹?。如此重?fù)第二、第三層。②取下護(hù)筒，刮平試樣，稱圓筒和試樣總質(zhì)量，算出試樣質(zhì)量，計(jì)算最大干密度。·20·〔五〕試驗(yàn)考前須知砂土的最大孔隙比和最小孔隙比必須進(jìn)展兩次平行測定，兩次測定的密度差值不得大于3，并取兩次測值的平均值。〔六〕計(jì)算和繪圖1．最小干密度的計(jì)算：式中：md—試樣干質(zhì)量，g；Vmax—試樣最大體積，cm3；2．最大孔隙比的計(jì)算：式中：ρw—水的密度，g/cm3；GS—土粒比重。3．最大干密度的計(jì)算：式中：Vmin—試樣最小體積，cm3。4．最小孔隙比的計(jì)算：5．相對密度的計(jì)算：或式中：Dr—相對密度；eo—天然孔隙比；ρd—天然干密度〔或填土的相應(yīng)干密度〕，g/cm3；·21·〔七〕試驗(yàn)記錄〔見附表10－1〕相對密度試驗(yàn)記錄表附表10－1工程名稱三叉河土樣說明砂試驗(yàn)者吳煌峰土樣編號40試驗(yàn)日期2003.6.24校核者張芳枝試驗(yàn)項(xiàng)目最大孔隙比最小孔隙比試驗(yàn)方法漏斗法振打法試樣質(zhì)重(g)⑴1000100017151710試樣體積(cm3)⑵70071010001000干密度(g/cm3)⑶⑴÷⑵平均干密度(g/cm3)⑷比重-Gs⑸孔隙比e⑹天然孔隙比eo⑺相對密度Dr⑻十一、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)〔一〕試驗(yàn)?zāi)康囊话阌糜跍y定飽和軟粘土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及靈敏度?！捕吃囼?yàn)原理無側(cè)限抗壓試驗(yàn)是三軸壓縮試驗(yàn)的一個(gè)特例，將試樣置于不受側(cè)向限制的條件下進(jìn)展的強(qiáng)度試驗(yàn)，此時(shí)試樣小主應(yīng)力為零，而大主應(yīng)力的極限值為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。即周圍壓力σ3＝0的三軸試驗(yàn)。由于試樣側(cè)面不受限制，這樣求得的抗剪強(qiáng)度值比常規(guī)三軸不排水抗剪強(qiáng)度值略小?！踩吃囼?yàn)設(shè)備1．應(yīng)變控制式無側(cè)限壓縮儀：附圖11－1所示2．其它：量表、切土盤、重塑筒等〔四〕試驗(yàn)步驟1．試樣制備：按三軸試驗(yàn)中原狀試樣制備進(jìn)展。試樣直徑可采用，試樣高度與直徑之比按土樣的軟硬情況采用。附圖11－1應(yīng)變控制式無側(cè)限壓縮儀示意圖1－軸向加壓架；2－軸向測力計(jì)；3－試樣；4－上、下傳壓板；5－手輪或電動轉(zhuǎn)輪；6－升降板；7－軸向位移計(jì)2．安裝試樣：將試樣兩端抹一層凡士林，在氣候枯燥時(shí)，試樣周圍亦需抹一層薄凡士林，防止水分蒸發(fā)。將試樣放在底座上，轉(zhuǎn)動手輪，使底座緩慢上升，試樣與傳壓板剛好接觸，將測力計(jì)調(diào)零?！?2·3．測記讀數(shù)：每分鐘軸向應(yīng)變?yōu)?％～3％的速度轉(zhuǎn)動手輪，使升降設(shè)備上升而進(jìn)展試驗(yàn)。每隔一定應(yīng)變，測記測力計(jì)讀數(shù)，試驗(yàn)宜在8～10min內(nèi)完成。當(dāng)測力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)峰值時(shí)，停頓試驗(yàn)，當(dāng)讀數(shù)無峰值時(shí)，試驗(yàn)進(jìn)展到應(yīng)變達(dá)20％為止。4．重塑試驗(yàn)：當(dāng)需要測定靈敏度時(shí)，應(yīng)立即將破壞后的試樣除去涂有凡士林的外表，加少許余土，包于塑料薄膜內(nèi)用手搓捏，破壞其構(gòu)造，放入重塑筒內(nèi)，用金屬墊板，將試樣塑成與原狀土樣一樣，然后按上述步驟進(jìn)展試驗(yàn)。〔五〕試驗(yàn)考前須知1．測定無側(cè)限抗壓強(qiáng)度時(shí)，要求在試驗(yàn)過程中含水率保持不變。2．在試驗(yàn)中如果不具有峰值及穩(wěn)定值，選取破壞值時(shí)按應(yīng)變15％所對應(yīng)的軸向應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度。3．需要測定靈敏度，重塑試樣的試驗(yàn)應(yīng)立即進(jìn)展?！擦秤?jì)算及制圖1．按下式計(jì)算軸向應(yīng)變：式中：e1－軸向應(yīng)變，％；ho—試樣起始高度，cm；△h—軸向變形，cm。2．按下式計(jì)算試樣平均數(shù)面積：式中：Aa－校正后試樣面積，

cm3；Ao—試樣初始面積，cm3。附圖11－2σ～ε關(guān)系曲線1－原狀試樣；2—重塑試樣3．按下式計(jì)算試樣所受的軸向應(yīng)力：式中：σ—軸向應(yīng)力，kPa；C－測力計(jì)率定系數(shù)，；R－測力計(jì)讀數(shù)，；10—單位換算系數(shù)。4．按下式計(jì)算靈敏度：式中：qu—原狀試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，kPa；q’u—重塑試樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，kPa。5．繪制σ～ε關(guān)系曲線以軸向應(yīng)變τ為橫坐標(biāo)，以軸向應(yīng)力σ為縱坐標(biāo)，取曲線上最大軸向應(yīng)力作為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，如附圖11－2所示?！?3·〔七〕試驗(yàn)記錄〔見附表11－1〕無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)記錄表附表11－1工程名稱城桂土樣面積A0=12cm2試驗(yàn)者張芳枝土樣編號45土樣直徑Do=38mm計(jì)算者陳炳崇起始高度ho測力計(jì)率定系數(shù)C/試驗(yàn)日期土狀豎向量表讀數(shù)(mm)測力計(jì)讀數(shù)R(mm)軸向變形△h(mm)軸向應(yīng)變ε1(％)校正后面積Aa(cm2)軸向荷重P(N)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度σ(KPa)靈敏度⑴⑵⑶原狀土15重塑土10十二、無粘性土休止角試驗(yàn)〔一〕試驗(yàn)?zāi)康臏y定無粘性土在風(fēng)干狀態(tài)下和在水下狀態(tài)的休止角。適用于不含粘?；蚍哿５募兩巴?。〔二〕試驗(yàn)原理休止角是無粘性土在松散狀態(tài)堆積時(shí)，其天然坡面和水平面所形成的最大坡角。其數(shù)值接近于疏松土樣的內(nèi)摩擦角?！踩吃囼?yàn)設(shè)備1．休止角測定儀：如附圖12－1所示2．其它：勺、水槽等。〔四〕試驗(yàn)步驟1．制備土樣：取代表性的充分風(fēng)干試樣假設(shè)干kg。并選擇相應(yīng)的圓盤。附圖12－1休止角測定儀1－底盤；2－圓盤；3－鐵桿；4－制動器；5－水平螺絲2．開場試驗(yàn)：轉(zhuǎn)動制動盤，使圓盤落在底盤中。用勺小心地沿鐵桿四周傾倒試樣，勺離試樣外表的高度應(yīng)始終保持在1cm左右，直至圓盤外緣完全蓋滿為止。3．測記讀數(shù)：慢慢轉(zhuǎn)動制動盤，使圓盤平穩(wěn)升起，直至離開底盤內(nèi)的試樣為止。讀記錐頂與鐵桿接觸處的刻度〔tgαc〕。如果測定水下狀態(tài)的天然坡角，則將盛滿試樣的圓盤慢慢地沉入水槽中，當(dāng)錐體全部淹沒水中后，即停頓下降，待其充分飽和，直至無氣泡上升為止。然后慢慢轉(zhuǎn)動制動器，使圓盤升起，當(dāng)錐體露出水面時(shí)，測記錐頂與鐵桿接觸處的刻度〔tgαm〕。4．查表求值：將測得的tgαc和tgαm值，在三角函數(shù)表中查取休止角?！参濉吃囼?yàn)考前須知1．必須要取干砂做試驗(yàn)。2．需進(jìn)展二次平行測定，取其算術(shù)平均值，以整數(shù)〔度〕表示?！?4·〔六〕試驗(yàn)記錄〔見附表12－1〕無粘性土休止角試驗(yàn)記錄表附表12－1工程名稱中山土樣說明風(fēng)干砂試驗(yàn)者陳炳崇土樣編號21~22試驗(yàn)日期校核者黃國怡土樣編號風(fēng)干狀態(tài)休止角水下狀態(tài)休止角讀數(shù)平均值讀數(shù)平均值〔tgαc〕(°)(°)〔tgαm〕(°)(°)213835223733十三、三軸壓縮試驗(yàn)〔一〕試驗(yàn)?zāi)康娜S壓縮試驗(yàn)是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種方法